2021～2022學(xué)年新教材高中物理課后落實(shí)19牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【含答案】

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用(建議用時(shí)：40分鐘)題組一從運(yùn)動(dòng)情況確定受力1．質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng)，如圖a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖像，則拉力和摩擦力大小之比為()A．9∶8B．3∶2C．2∶1D．4∶3B[由v-t圖像可知，圖線a為僅受摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小a1＝1.5m/s2；圖線b為受水平拉力和摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a2＝0.75m/s2；由牛頓第二定律列方程得Ff＝ma1，F(xiàn)－Ff＝ma2，解得eq\f(F,Ff)＝3∶2，選項(xiàng)B正確．]2．某物理興趣小組用頻閃照相機(jī)測小球在豎直上拋過程中受到的空氣阻力．將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，用頻閃照相機(jī)記錄了全過程，圖甲和圖乙分別是上升過程和下降過程的頻閃照片，O是運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)．設(shè)小球所受阻力大小不變，則小球受到的阻力大小約為()A．eq\f(1,4)mgB．eq\f(1,3)mgC．eq\f(1,2)mg D．mgC[根據(jù)Δx＝aT2，可知上升階段與下降階段的加速度之比eq\f(a上,a下)＝eq\f(3,1)，又根據(jù)牛頓第二定律，上升階段mg＋f＝ma上，下降階段mg－f＝ma下，由以上各式可得f＝eq\f(1,2)mg，選項(xiàng)C正確．]3．(多選)在一東西方向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂，當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí)，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為eq\f(2,3)a的加速度向西行駛時(shí)，P和Q間的拉力大小仍為F．不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8 B．10C．15 D．18BC[設(shè)該列車廂與P相連的部分為P部分，與Q相連的部分為Q部分．設(shè)該列車廂有n節(jié)，Q部分為n1節(jié)，每節(jié)車廂質(zhì)量為m，當(dāng)加速度為a時(shí)，對Q有F＝n1ma；當(dāng)加速度為eq\f(2,3)a時(shí)，對P有F＝(n－n1)meq\f(2,3)a，聯(lián)立得2n＝5n1．當(dāng)n1＝2，n1＝4，n1＝6時(shí)，n＝5，n＝10，n＝15，由題中選項(xiàng)得該列車廂節(jié)數(shù)可能為10或15，選項(xiàng)B、C正確．]4．如圖在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)通過輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體，在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向．則()A．環(huán)只受三個(gè)力作用B．環(huán)一定受四個(gè)力作用C．物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D．懸繩對物體的拉力小于物體的重力B[以物體為研究對象，物體沿滑桿向下做直線運(yùn)動(dòng)，加速度為零，或加速度與速度在同一直線上，而物體受到豎直向下重力和繩子豎直向上的拉力，這兩個(gè)力的合力必為零，說明物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則環(huán)也做勻速直線運(yùn)動(dòng)，環(huán)受到重力、繩子豎直向下的拉力、滑桿的支持力和滑動(dòng)摩擦力，共四個(gè)力作用，故A、C錯(cuò)誤，B正確；由物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)得到，懸繩對物體的拉力等于物體的重力，故D錯(cuò)誤．]題組二由受力確定運(yùn)動(dòng)情況5．質(zhì)點(diǎn)所受的合力F隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，力的方向始終在一直線上．已知t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度為零，t1∶t2∶t3∶t4＝1∶2∶3∶4．在圖示t1、t2、t3和t4各時(shí)刻中，質(zhì)點(diǎn)的速度最大的時(shí)刻是()A．t1B．t2C．t3 D．tB[由題圖分析可知，在0～t1時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向正方向做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，在t1～t2時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向正方向做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，在t2～t3時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向正方向做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，在t3～t4時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向正方向做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，t4時(shí)刻速度變?yōu)?，則t2時(shí)刻的速度最大，B正確．]6．(多選)如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移隨時(shí)間的變化關(guān)系為s＝t2＋t，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，g取10m/s2，以下結(jié)論正確的是()A．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的初速度為1m/sB．物體的位移為12m時(shí)速度為7m/sC．水平恒力F的大小為4ND．水平恒力F的大小為12NABD[根據(jù)s＝v0t＋eq\f(1,2)at2和s＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2，故A正確；根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2as得v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2as)＝eq\r(1＋2×2×12)m/s＝7m/s，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N，故C錯(cuò)誤，D正確．]7．如圖所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N，完全相同的彈簧測力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊．在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)均為10N，當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N，這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是()A．2m/s2B．4m/s2C．6m/s2 D．8m/sB[當(dāng)彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)變?yōu)?2N，這時(shí)物塊所受的合力為4N．由牛頓第二定律F＝ma得物塊的加速度a＝eq\f(F,m)＝4m/s2，故選項(xiàng)B正確．]8．如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量為m的物體，受到沿斜面方向的力F作用，力F按圖乙所示規(guī)律變化(圖中縱坐標(biāo)是F與mg的比值，力沿斜面向上為正)．則物體運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律是圖中的(物體的初速度為零，g取10m/s2)()C[在0～1s內(nèi)，物體的加速度為a1＝eq\f(F－mgsin30°,m)，解得a1＝5m/s2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在1～2s內(nèi)，物體的加速度為a2＝－eq\f(mgsin30°,m)＝－5m/s2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在2～3s內(nèi)，a3＝eq\f(－F－mgsin30°,m)＝－15m/s2，D項(xiàng)錯(cuò)誤，只有C項(xiàng)正確．]9．(新情境題)隨著科技的發(fā)展，我國未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)的起飛距離，如圖所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180m，其中電磁彈射區(qū)的長度為l1＝80m，在該區(qū)域安裝有直線電機(jī)，該電機(jī)可從頭至尾提供一個(gè)恒定的牽引力F牽．一架質(zhì)量為m＝2.0×104kg的飛機(jī)，其噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N．假設(shè)飛機(jī)在航母上的阻力恒為飛機(jī)重力的0.2倍．已知飛機(jī)可看作質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn)，離艦起飛速度v＝40m/s，航空母艦處于靜止?fàn)顟B(tài)，(取g＝10m/s(1)飛機(jī)在后一階段的加速度大??；(2)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)末的速度大??；(3)電磁彈射器的牽引力F牽的大?。甗解析](1)根據(jù)牛頓第二定律得F推－0.2mg＝ma2解得a2＝4.0m/s2．(2)由v2－veq\o\al(2,1)＝2a2(l－l1)解得v1＝20eq\(3)由veq\o\al(2,1)＝2a1l1，解得a1＝5m/s2根據(jù)牛頓第二定律F牽＋F推－0.2mg＝ma1代入數(shù)據(jù)解得F牽＝2×104N．(1)4.0m/s2(2)20eq\r(2)m/s(3)2×104N10．如圖所示，左右?guī)в泄潭〒醢宓拈L木板放在水平桌面上，物體M放于長木板上靜止，此時(shí)彈簧對物體的壓力為3N，物體的質(zhì)量為0.5kg，物體與木板之間無摩擦，現(xiàn)使木板與物體M一起以6m/s2的加速度向左沿水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)()A．物體對左側(cè)擋板的壓力等于零B．物體對左側(cè)擋板的壓力等于3NC．物體受到4個(gè)力的作用D．彈簧對物體的壓力等于6NA[由木板與M一起以6m/s2的加速度向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知M的加速度大小為6m/s2，方向水平向左，故M所受合力F＝Ma＝3N，方向水平向左，對M受力分析，M受豎直向下的重力Mg，支持力FN＝Mg，豎直方向達(dá)到平衡，又因物體與木板之間無摩擦，故水平方向合力只能由彈簧彈力和擋板彈力提供，當(dāng)F彈簧＝3N時(shí)，恰好能提供合力，故M與擋板之間無彈力，物體只受3個(gè)力，故選A．]11．(多選)如圖所示，在建筑工地上一建筑工人兩手對稱用水平力將兩長方形水泥制品P和Q夾緊，并以加速度a豎直向上搬起，P和Q的質(zhì)量分別為2m和3m，水平力為F，P和Q間動(dòng)摩擦因數(shù)為A．P受到Q的摩擦力方向一定豎直向下B．P受到Q的摩擦力大小為2μFC．P受到Q的摩擦力大小為0.5m(g＋aD．P受到Q的摩擦力大小為1.5m(g＋aAC[設(shè)每只手與水泥制品的摩擦力大小均為f1，設(shè)P受到Q的摩擦力大小為f2、方向豎直向上．對P、Q整體及P分別應(yīng)用牛頓第二定律有2f1－5mg＝5ma，f1＋f2－2mg＝2ma，聯(lián)立解得f2＝－0.5m(g＋a)，負(fù)號(hào)說明P受到12．樓梯口一傾斜的天花板與水平地面成θ＝37°角，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，如圖所示．工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F＝10N，刷子的質(zhì)量為m＝0.5kg，刷子可視為質(zhì)點(diǎn)，刷子與天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，天花板長為L＝4m，取sin37°＝0.6，(g取10m/s2)試求：(1)刷子沿天花板向上的加速度．(2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時(shí)間．[解析](1)以刷子為研究對象，受力分析如圖，以平行和垂直斜面建立坐標(biāo)系．設(shè)滑動(dòng)摩擦力為Ff，天花板對刷子的彈力為FN，由牛頓第二定律得(F－mg)sin37°－μ(F－mg)cos37°＝ma代入數(shù)據(jù)得a＝2m/s2．(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L＝eq\f(1,2)at2代入數(shù)據(jù)得t＝2s．(1)2m/s2(2)2s13．(新情境題)如圖所示為四旋翼無人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用．一架質(zhì)量m＝2kg的無人機(jī)，能提供向上最大的升力為32N．現(xiàn)讓無人機(jī)在地面上從靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，25s后懸停在空中，執(zhí)行拍攝任務(wù)。前25s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力大小恒為無人機(jī)重力的0.2倍，g取10m/s2．求：(1)從靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，25s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移；(2)加速和減速上升過程中提供的升力；(3)25s后懸停在空中，完成拍攝任務(wù)后，關(guān)閉升力一段時(shí)間，之后又重新啟動(dòng)提供向上最大升力．為保證安全著地，求無人機(jī)從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t(設(shè)無人機(jī)只做直線下落)．[解析](1)由v-t圖像與時(shí)間軸所圍的面積可得，無人機(jī)從靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，25s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移為H＝70m．(2)由v-t圖像知，加速過程加速度大小為a1＝0.8m/s2，加速過程升力為F1，有：F1－mg－0.2mg＝ma1解得：F1＝25.6N由v-t圖像知，減速過程中加速度大小為：a2＝0.4m/s2，減速過程升力為F2，有